Вихревой метод

Принцип действия этих расходомеров основан на явлении, носящим название «эффект Ван Кармана» согласно которому, при обтекании неподвижного твердого тела потоком жидкости, за телом образуется вихревая дорожка, состоящая из вихрей, поочередно срывающихся с противоположных сторон тела.

На рисунке1 показано обтекание цилиндра потоком и образование вихрей. Частота образования вихрей за телом пропорциональна скорости потока.

Детектирование вихрей и определение частоты их образования позволяет определить скорость и объемный расход среды.

Рисунок 1 – Образование вихрей

В зависимости от способа детектирования частоты вихрей различают вихревые и вихреакустические расходомеры.

В вихревых расходомерах определение частоты вихреобразования производится при помощи двух пьезодатчиков, фиксирующих пульсации давления в зоне вихреобразования ("съем сигнала по пульсациям давления").

Конструктивно датчик представляет собой моноблок, состоящий из корпуса проточной части и электронного блока.

В корпусе проточной части датчика размещены первичные преобразователи объемного расхода, избыточного давления и температуры (рисунок 2). Электронный блок представляет собой плату цифровой обработки сигналов первичных преобразователей, заключенную в корпус.

1 – тело обтекания; 2 – преобразователь пульсаций давления; 3 – преобразователь избыточного давления; 4 – термопреобразователь; 5 – отверстия; 6 – плата цифровой обработки; 7 – вычислитель

Рисунок 2 – Вихревой расходомер

На входе в проточную часть датчика установлено тело обтекания 1. За телом обтекания, по направлению потока газа, симметрично расположены два пьезоэлектрических преобразователя пульсаций давления 2.

При протекании потока газа (пара) через проточную часть датчика за телом обтекания образуется вихревая дорожка, частота следования вихрей в которой с высокой точностью пропорциональна скорости потока, а, следовательно, и расходу.

Пульсации давления воспринимаются пьезоэлектрическимпреобразователем, сигналы с которого в форме электрических колебаний поступают на плату цифровой обработки, где происходит вычисление объемного расхода и объема газа при рабочих условиях и формирование выходных сигналов по данным параметрам в виде цифрового кода.Преобразователь избыточного давления 3 тензорезистивного принципа действия размещен перед телом обтекания вблизи места его крепления. Он осуществляет преобразование значения избыточного давления потока в трубопроводе в электрический сигнал, который с выхода мостовой схемы преобразователя поступает на плату цифровой обработки.

Платиновый термопреобразователь сопротивления (ТСП)4 размещен внутри тела обтекания. Для обеспечения непосредственного контакта ТСП со средой в теле обтекания выполнены отверстия 5.Плата цифровой обработки 6 содержит два микропроцессора.

Эта плата производит обработку сигналов преобразователей пульсаций давления, избыточного давления и температуры, в ходе которого обеспечивается фильтрация паразитных составляющих, обусловленных влиянием вибрации, флуктуации давления и температуры потока, и происходит формирование выходных сигналов многопараметрического датчика по расходу при рабочих условиях в виде цифрового кода.Выходные сигналы передаются на вычислитель 7.